DE1807444B2 - In Kreuzwickeltechnik ausgeführte Trommelwicklung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs auf eine z. B. aus der CH-PS 4 24 953 bekannte, in Kreuzwicktltechnik ausgeführte Trommelwicklung.

Diese bekannte freitragende Trommelwicklung, welche vorzugsweise für kleine, von einer Batterie gespeiste Gleichstrommotoren verwendet wird, ist an ihren Stirnflächen an einer Kollektorscheibe befestigt und kann sich zwischen eimern fe^ «stehenden, kreisförmigen Magnetsystem und e^;nem dazu konzentrischen ebenfalls fest angeordneten, magnei chen Rückschlußmantel drehen.

Die Herstellung dieser bekannten Wicklung erfolgt unter Zuhilfenahme eines Wickeldornes, der mit zwei Reihen über den Umfang gleichmäßig verteilter, radialer Stifte versehen ist. Der Draht wird bei seinem axialen Hin- und Hergang um die Stifte herumgelegt, so daß die Stifte die Ausgangspunkte für die Umläufe und die Umlenkpunkte darstellen. Zum Schluß werden die Stifte herausgezogen und der Wicklungskörper vom Dorn abgenommen.

Ein wesentliches Merkmal der bekannten Wicklung ist darin zu sehen, daß der Draht in ständig gleichem Umlaufsinn gewickelt und das Drahtende mit dem Drahtanfang verbunden ist. Die Wicklung, oder, falls sie mehrlagig ausgeführt ist, jede Lage, besteht somit aus zwei parallelen Wicklungszweigen. Schaltverbindungen innerhalb der Wicklung sind unumgänglich.

Es besteht insbesondere in der Kreiseltechnik bei Wicklungen für Winkelstellungsgeber und Drehmomenterzeuger hoher Genauigkeit die Forderung nach einem hohen ohmschen Widerstand, so daß extrem dünne Wickeldrähte erforderlich sind. Derartige Wikkeldrähte lassen es aber nicht zu, an der Wicklung eine Vielzahl von Schaltverbindungen anzubringen, wenn die Herstellung nicht außerordentlich erschwert oder die Betriebssicherheit herabgesetzt werden soll.

Ferner ist aus der DE-AS 11 88 709 für einen elektrischen Kleinstmotor eine in Kreuzwickeltechnik ausgeführte Trommelwicklung bekannt, welche in einem Umlaufsinn derart gewickelt ist, daß Schaltverbindungen innerhalb der Wicklung vermieden sind.

Wird eine derartige Wicklung von Strom durchflossen, so ergibt sich eine unsymmetrische Feldverteilung, wobei die Zentren der resultierenden Magnetfelder (Nord-Südpole) nicht in der Mitte der Wicklung liegen, so daß eine relativ große axiale Baulänge der Wicklung erforderlich ist Es sind ferner an den Enden der Wicklung dreieckförmige Bereiche vorhanden, in welchen unerwünschte, magnetische Streufelder erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Vorteile der Kreiizwickeltechnik, nämlich Lie axial kurze, regelmäßige Zylinderform ohne Wickelköpfe, die hohe Formsteifigkeit und das geringe Gewicht der Wicklung auch in den Fällen auszunutzen, in denen eine

is geometrisch extrem genaue Feldgestaltung verlangt wird. Diese Forderung tritt insbesondere in der Kreiseltechnik auf bei Wicklungen für Winkelstellungsgeber und Drehmomenterzeuger hoher Genauigkeit.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die erfindungsgeimäße Trommelwicklung weist eine geometrisch exakte, symmetrische Feldgestaltung auf, wobei die Nord- und Südpole sich genau in der Mitte zwischen den Umlenkpunkten befinden und die Abstände der Pole genau der Polteilung entsprechen. In Umfangsrichtung liegen die Pole unmittelbar nebeneinander, so daß auch keine Bereiche vorhanden sind, in welchen sich Streufelder ausbilden.
Bei der Verwirklichung des Grundgedankens der Erfindung, wonach der Draht nach jeder halben Lage seinen Umlaufsinn ändert, ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, die aufeinanderfolgenden Ausgangspunkte der Umläuie auszuwählen. Am einfachsten ist es, den Draht nach jedem Umlauf um einen Stift ständig in der gleichen Richtung weiterspringen zu lassen. Dabei ergibt sich jedoch ein unregelmäßiger Aufbau der Wicklung, weil u. a. ein Teil der Stifte wesentlich stärker umschlungen wird. Am besten erwies sich sowohl bezüglich der Festigkeit und Gleichmäßigkeit des Wicklungskörpers als auch bezüglich des Arbeitsablaufes beim Wickeln, wenn die aufeinanderfolgenden Ausgangspunkte der Umläufe über eine Polpaarteilung in der Weise verteilt sind, daß sie über die eine Polteilung in Umfanigsrichtung und über die fortschreitend benachbarte Polteilung in entgegengesetzter Umfangsrichtung aneinander anschließen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Stromlaufschema an einem Ausschnitt der Wicklung, der zwei Pole umfaßt,

Fig. 2 zeigt eins; bekannte Hilfsvorrichtung zum Herstellen der Wicklung in räumlicher Darstellung,

F i g. 3 und F i g. 4 zeigen als Beispiele für die Wahl der Ausgangspunkte der Umläufe zwei Ausschnitte aus dem Wickelschema, in denen der Drahtlauf im Bereich der Stift so dargestellt ist, daß sich der Arbeitsgang beim Herstellen einer Lage von Anfang bis Ende verfolgen läßt.

In Fig. 1 erkennen wir ein Netzwerk von zickzack-

M> förmig hin- und hergehenden Linien, die Abschnitte aus einzelnen Drähten oder mehreren, miteinander laufenden Drähten darstellen. Die Umlenkpunkte sind von unten nach oben mit 1 bis 13 bzw. Γ bis 13' bezeichnet und setzen sich weiter nach oben sinngemäß fort,

ι·Ί während die Umlenkpunkte mit der höchsten Ordnungszahl 80 und 80' unter den Punkten 1 und Γ liegen. Die Pfeilspitzen, die in Richtung der Linien zeigen, bezeichnen die Stromrichtung im Draht selbst. Die

einzelnen in den rhombischen Flächen liegenden Pfeile zeigen dagegen in die Richtung, welche mit der Resultierenden aus den vier einen Rhombus umgebenden Strompfeilen übereinstimmt. Es ergibt sich also insgesamt ein Strombelag der Wicklungsfläche in Richtung der freien Pfeile. Zum Beispiel stellt der Flächenabschnitt von der Länge a einen Nordpol dar. Die Pfeile zeigen Strombahnen an, die wie ineinander geschachtelte Rechtecke aussehen und deren Umlaufsinn dem Uhrzeigersinn entgegengerichtet ist. In dem darüber angrenzenden Flächenabschnitt von der gleichen Länge b verlaufen die resultierenden Strombahnen in Übereinstimmung mit dem Uhrzeigersinn. Nach der bekannten Verkettungsregel von Stromrichtung und Feidrichtung ergibt sich hier ein in die Papierebene eintretendes Feld, d. h. ein Südpol.

Wenn man einzelne der zickzackförmigen Linien herausgreift, so erkennt man, daß die Stromrichtung nicht in allen die gleiche ist Nach jeweils fünf nebeneirianderliegenden, zickzackförmigen Linien kehrt vielmehr die Stromrichtung um, wobei die Umkehrpunkte der Linien mit jeweils gleicher Stromrichtung innerhalb eines Polbereiches Siegen, !m Beispie! haben die Linien mit den Umkehrpunkten 1 V-is 5 eine Stromrichtung von unten nach oben und die Linien mit den Umkehrpunkten 6 bis 10 eine Stromrichtung von oben nach unten. Wesentlich ist ferner bei F i g. 1 das an sich bekannte Merkmal, daß die Linien mit jedem Hin- und Hergang genau eine Polpaarteilung zurücklegen, z. B. entspricht die Basis des Dreiecks l-6'-ll, d.h. der Abstand der Umlenkpunkte 1 und 11, der Summe der beiden Strecken a und b. Jede Linie kehrt also nach einem Umlauf zu ihrem Ausgangspunkt zurück.

Zur Erläuterung der Herstellung der Wicklung sei zunächst F i g. 2 betrachtet. Sie zeigt einen drehbar gelagerten zylindrischen Dorn 100, welcher mit zwei Reihen von radialen Stiften versehen ist, von denen einige z. B. mit 101 bis 104 bezeichnet sind. Die Wicklung entsteht dadurch, daß man den Draht 105 zickzackförmig in einer im einzelnen noch zu erläuternden Arbeitsfolge um die Stifte legt, vorzugsweise bei sich drehenden Dorn. Wenn alle Dorne von dem Draht gleich oft berührt und umschlungen sind, ist eine Wicklungslage fertig und anschließend kann die nächste Lage darauf gewickelt werden, bis die Wicklung die ausreichende Lagenzahl aufweist und sich dann als ringförmiger Körper mit rechteckigem Querschnitt erweist. Die Kanten eines solchen Mcklungskörpers sind z. B. durch die gestrichelte Linie 106 angedeutet. Nachdem die radialen Stifte herausgezogen sind, kann der Wicklungskörper vom Dorn abgenommen werden.

In F i g. 3 ist einer der .nöglichen Arbeitsabläufe im einzelnen zu erkennen, wobei die Wicklungsdrähte neben den Umlenkstiften vorbeigeführt sind. In Wirklichkeit wird der Draht natürlich um die Stifte herumgelegt. Fig.3 zeigt von unten nach oben wie Fig. 1 die Stifte 80 und 1 bis 11. Man beginnt mit dem Wicklungsanfang 107 bei Stift 1 und führt den Draht nach links oben zum Stift 6'. Nachdem er um diesen nicht sichtbaren Stift herumgeführt ist, läuft der Draht zum Stift 11 und um diesen herum bei 108 weiter zum Stift 16' und so fort. Nach einem vollen Umlauf erscheint der Draht, jetzt mit 109 bezeichnet, bei Stift 1 wieder an seinem Ausgangsort, springt jetzt jedoch weiter zum Stift 2 und verläßt diesen wieder nach links oben zum Stift T. Wieder schließt sich ein voller Umlauf an, bis der

ä Draht von unten kommend bei Stift 2 erscheint und vom Stift 3 nach links oben weitergeht Wieder erfolgt ein weiterer Umlauf und ein weiterer Sprung zum Stift 4 und wieder ein Umlauf und noch ein Sprung zum Stift 5. Mit dem nächsten Sprung erreicht der Draht den Stift 6,

ίο verläßt diesen jedoch nicht wie die vorhergehenden Stifte nach links oben, sondern nach links unten, also zum Stift 1' hin. Der Umlaufsinn ist jetzt entgegengesetzt, und wenn der Umlauf beendet ist, erscheint der Draht, jetzt mit HO bezeichnet, von links oben kommend beim Stift 6. Er wird um diesen herumgeführt, springt zum Stift 7 und verläßt diesen wieder nach links unten. So folgt wieder Umlauf um Umlauf und die Sprünge gehen jeweils zum Stift der nächsten Ordnungszahl weiter bis nach dem letzten Umlauf der Draht, jetzt 111 genannt, von links oben kommend beim Stift 10 erscheint und diesen in Richtung der dicken Pfeilspitze verläßt. Damit ist eine komplette Lage fertiggestellt, und es kennte ohne weiteres beim Stift !! mit der neuen Lage begonnen werden.

Weniger vorteilhaft bei diesem Arbeitsablauf ist, daß der Draht bei den Stiften 6 bis 10 um beinahe 180 , bei den anderen Stiften dagegen nur um wesentlich weniger als 90° umgelenkt werden muß. Anzustreben ist dagegen eine stets gleichbleibende Umschlingung der Stifte.

Die läßt sich erreichen durch eineT Arbeitsablauf gemäß F i g. 4. Auch hier wird wieder bei Stift 1 begonnen, und die ersten fünf Umläufe entsprechen genau dem Arbeitsablauf nach F i g. 3. Nun wird jedoch nicht bei Stift 6 weitergewickelt, sondern der Draht herausgeführt und in einer Brücke 112 zum Stift 10 hingeleitet. Den Stift 10 verläßt der Draht nach links unten, also in entgegengesetztem Umlaufsinn in Richtung auf den Stift 5', der nicht dargestellt ist. Es folgt dann der Stift 80, den der Draht bei 113 v/ieder nach links unten verläßt, und so weiter, bis der Umlauf beendet ist und der Draht bei 114 am Stift 10 wieder erscheint. Er springt jetzt in umgekehrter Richtung wie bisher zum Stift 9 und beginnt dann einen neuen Umlauf.

4ΐ Wenn dieser beendet ist, folgt der Sprung Lum Stift 8, und nach einem weiteren Umlauf zum Stift 7 sowie zum Stift 6, den er bei 115 nach links unten zu seinem letzten Umlauf verläßt. Schließlich erscheint der Draht nach vollendetem letzten Umlauf bei 116 wieder, womit eine

ίο Lage beendet ist. Zum Beginn der nächsten Lage kann der Draht zum Stift 1 zurück oder zum Stift 11 weitergeführt werden. Diese Verbindung wie auch die Brücke 112 sieht in Wirklichkeit so aus, daß der Draht einfach an den Stiften straff entlang gezogen wird, so daß er an der Stirnseite des späteren Wicklungskörpers liegend nicht stört.

Andere Arbeitsah'äufe, bei denen jedocli ebenfalls unterschiedliche oder durchweg große Umschiingungswinkel auftreten, sind möglich. Diese dürften jedoch

■ ι nicht vorteilhafter sein als der Arbeitsablauf nach Fig. 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. In Kreuzwickeltechnik ausgeführte, eisenlose und freitragende Trommelwicklung, deren ununterbrochen verlaufender Draht mit jedem zickzackförmigen Hin- und Hergang zwischen den an den axialen, glatten Enden des Wicklungskörpers liegenden Umlenkpunkten genau eine Polpaarteilung in Umfangsrichiung zurücklegt, nach jedem Umlauf zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt, und zwischen aufeinander folgenden Umläufen zu einem in Umfangsrichtung versetzten Ausgangspunkt springt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften des pro Lage aufgebrachten Drahtes mit entgegengesetztem Umlaufsinn gewickelt sind.

2. Trommelwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander folgenden Ausgangspunkte der Umläufe über eine Polpaarteilung in der Weise verteilt sind, daß sie über die eine Polteilung in Umfangsrichtung und über die fortschreitend benachbarte Polteilung in entgegengesetzter Umfangsrichtung aneinander anschließen.